I moduli solari tandem perovskite-silicio devono garantire un tasso di degradazione dello 0,4%/anno per competere con il silicio cristallino

I ricercatori della King Abdullah University of Science and Technology (KAUST) in Arabia Saudita hanno delineato una tabella di marcia per la commercializzazione delle tecnologie solari tandem perovskite-silicio. Lo scopo è accelerare lo sviluppo di quello che l’industria e la ricerca scientifica considerano il candidato più probabile a rappresentare la “prossima generazione” di prodotti fotovoltaici.

Nell’articolo “Pathways toward commercial perovskite/silicon tandem photovoltaics”, pubblicato di recente su Science, gli scienziati spiegano che, affinché i moduli solari tandem perovskite-silicio diventino competitivi rispetto alle loro controparti PERC o TOPCon, dovranno mostrare un’efficienza superiore al 32% e il loro costo di produzione non dovrà superare del 30% quello dei prodotti tradizionali.

Gli studiosi hanno ipotizzato un ciclo di vita di 25 anni e diversi costi variabili dei moduli per il confronto degli LCOE. Hanno anche scoperto che i moduli di perovskite-silicio devono garantire un tasso di degrado relativo dello 0,4%/anno per diventare competitivi rispetto ai pannelli convenzionali.

“Il punto che cerchiamo di sottolineare è che è fondamentale ottenere tassi di degrado annui ben al di sotto dell’1% relativo, altrimenti è necessario avere efficienze di modulo molto elevate per iniziare. Quindi lavorare sulla stabilità è di estrema importanza per ottenere un LCOE competitivo”, ha dichiarato l’autore principale della ricerca, Stefaan De Woolf, a pv magazine, sottolineando che questo valore evidenzia l’importanza e l’urgenza di migliorare la stabilità del tandem perovskite-silicio.

Secondo il team di ricerca, gli sforzi futuri dovranno essere dedicati in particolare allo sviluppo di specifici test di degradazione accelerata e di test all’aperto per un’accurata previsione e valutazione delle prestazioni sul campo.

“Gli autori suggeriscono test geografici – simili alla medicina personalizzata per le celle solari – per ottimizzare le prestazioni in luoghi specifici”, ha dichiarato il KAUST in un comunicato. “Le celle solari utilizzate devono avere una durata di vita di decenni. Di conseguenza, sono necessari test che comprimano anni di usura in un arco di tempo molto più breve. La comprensione dei tassi di degrado è fondamentale per stabilire prezzi e garanzie competitive”.

La roadmap proposta descrive le attuali configurazioni delle celle tandem perovskite-silicio e i loro possibili progressi, nonché tutte le tecnologie utilizzate per la deposizione dei film di perovskite. Include inoltre una panoramica sull’incapsulamento dei moduli e una panoramica dei consorzi e delle aziende che sviluppano celle solari monolitiche in tandem perovskite/silicio.

“Il mercato dei tandem perovskite-silicio dovrebbe superare i 10 miliardi di dollari entro un decennio”, ha dichiarato De Wolf. “Nel 2023, il nostro laboratorio ha registrato due record mondiali di efficienza di conversione di potenza, mentre nello stesso anno ne sono stati raggiunti cinque a livello globale, a dimostrazione dei rapidi progressi della tecnologia tandem perovskite-silicio”.

A maggio, il KAUST ha raggiunto un’efficienza di conversione di potenza del 33,7% per una cella solare in perovskite-silicio. Pochi mesi prima aveva annunciato un’efficienza di conversione di potenza del 28,1% per una cella solare tandem perovskite-silicio basata su wafer di silicio testurizzati. Nell’agosto 2022 ha dichiarato un’efficienza del 26,2% per un dispositivo fotovoltaico monolitico in tandem perovskite-silicio.